基于图形的突发事件应急指挥辅助决策系统的设计策略
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作者: 周 然 邹显东 张京战 马晓江
[摘要] 针对卫生应急管理的特点, 将地理信息系统技术(GIS) 与决策支持系统结合起来, 设计了突发公共卫生事件应急指挥辅助决策系统。阐述了其设计原理, 讨论和分析了基于GIS 技术的突发事件应急指挥辅助决策系统的组成模式, 给出了其总体的设计框架。
[关键词] 应急管理地理信息系统突发事件决策系统组成模式
1 概述
公共卫生是一个涉及微观结构和宏观系统的多分支科学，大量与宏观有关的事件具有空间分布特点。将地图和空间分析应用于卫生决策研究中，至少可追溯到1854年John 应用GIS技术研究伦敦宽街水井污染引起霍乱爆发，为卫生部门果断封闭污染水井控制霍乱继续流行起到了非常关键的作用。而在通常的卫生决策研究中，地理因素是需要考虑的一个重要方面， 众多的卫生事件都具有空间属性。GIS作为一种新的科学研究方法和手段，在医疗卫生各个领域的应用也不断扩大和深入。GIS技术在公共卫生管理领域的应用不仅可以促进理论研究的提高，同时也使突发公共卫生事件应急指挥辅助决策信息系统的建设成为可能。
目前国内关于GIS在公共卫生领域的应用主要集中在血吸虫、症疾、流行性出血热、蜱传脑炎等疾病的空间分布研究， 使用地理信息系统(GIS) 与空间遥感(RS)技术结合， 对空间相关数据进行输入、管理、分析、模拟和显示，为流行病的研究和决策提供信息技术支持，取得良好的效果。在我国GIS 及RS 应用于流行病学研究虽然已有一定的进展， 但由于地图边界和遥感图像的价格昂贵，使进一步扩大其应用还存在一定困难。
2003年，在我国及世界范围内爆发了非典型肺炎。这种传染病通过呼吸道进行传播，传播速度快，危害面广。政府和有关防疫部门在及时采取有效的防治措施的同时，运用GIS平台，快速建立了应用于非典型肺炎疫情监测的地理信息系统。由于GIS具有交互定位和逻辑查询以及广泛的关系数据库连接能力，可以有效帮助疾病预防控制机构完成疫点定位、疫情事件分析、绘制疫情危害图、现场工作情况实时采集传送、人员派遣、规划、显示各类医疗卫生机构分布图、重点单位基本状况分布图、紧急调度和路径优化等任务， 从而在有限的资源条件下，最大限度地提高应急处理效率、降低疫情危险程度，基于GIS 的突发公共卫生事件应急指挥辅助决策系统的研究开始出现。
2 系统构建和设计实现
2. 1 系统设计目标
基于GIS 的突发公共卫生事件应急指挥辅助决策系统的目标是综合运用先进的计算机工程、卫生统计学、地理信息系统、决策支持系统、数据仓库及人工智能等技术手段，建立一个能为各级卫生行政部门和疾病预防控制机构提供全过程、多层次的信息服务和多种支持手段的应急指挥和辅助决策系统。系统能快速、及时、准确地收集、处理和存储实时突发事件信息和其他相关信息，以超媒体(文字、声音、影像等) 方式显示各类信息。该系统采用标准Web服务器―应用服务器―数据库服务器的三层计算结构，应用分布式面向对象设计方法、安全TCP/IP协议及Geo information Web Service技术，最终目标是以基础空间地理数据及各类专题图形数据为基础，建立预警指标数据库、危机事件数据库、预测与评价模型库、应急指挥预案库、领导决策知识库， 以信息报告―采集―录入―管理―分析―决策为主线，建立高效查询及分析机制，提高突发公共卫生事件的应急处理和指挥调度能力，为突发公共卫生事件决策指挥提供科学依据和技术支撑。
2. 2 系统的体系结构
系统采用开放式的网络结构设计，系统中各子系统之间、系统与其他相关系统之间都可以容易地实现互连互通，充分保证了系统的开放性。
2. 3 系统的功能结构
突发公共卫生事件应急指挥辅助决策系统的总体功能是辅助指挥调度和决策支持，可将系统总体功能划分为八个方面：信息收集分析、预警报告发布、资源整合调动、指挥统一协调、评估及时客观、联系视频直观、使用内部联动和外延接口灵活。
3 系统的功能及其特点
针对突发公共卫生事件处置的应急管理特点，系统沿应急准备、监测分析、预测预警、反应处置、事件终止、恢复重建、评估完善的流程进行运行，循环反复不断提升系统的应急处理支持能力。
(1) 应急准备：应急中心开展培训、演练和研究工作， 模拟应急业务提高应急处理能力；完善相关政策法规、预案；规划储备应急医疗卫生资源等，建立突发公共卫生事件的防控体系。
(2) 监测分析：应急中心负责接收、分派、核实与处理事件的报告，协调组织疾病预防控制机构开展突发公共卫生事件的预防和监测工作，获取动态监测、事件调查和疫情评估信息，跟踪事态发展。主要分析方法有：空间分布分析， 时间历史曲线分析，动态演变分析，病例的逗留、影响和交叉分析，卫生统计学分析，扩散模式分析，流行转归分析等。
(3) 预测预警：根据突发公共卫生事件处置流程与预案，应急中心组织专家进行事件评估，并针对评估结果发布预警信息，针对相关突发事件快速开展有关工作准备，落实预案与方案涉及工作的准备情况，及时通报与汇报进展情况。
(4) 反应处置：按照有关规定启动预案，根据预案迅速指挥与执行工作，有条不紊地组织调度人员与物资，开展应急的专业处理与相关配合工作。同时根据反馈情况，动态评估事件的发展情况，及时调整处置措施，最大限度地减少损失。
(5) 事件终止：当突发公共卫生事件的隐患或相关因素被消除；最后一例病人发生后，经过一个最长潜伏期无新的病例出现。
(6) 恢复重建：突发事件结束后，应急中心快速开展从应急状态恢复到正常状态的工作。有计划地补充应急处理阶段所消耗的储备资源，逐步恢复正常的生产生活。
(7) 评估完善：应急中心进行科学总结，完善相关预案， 开展应急处置研究和探讨，总结经验和教训，制订有针对性的防控措施等，提高应急处理能力。
4 实例运用
用本文研究的几个主要技术方法，结合软件工程的基本思想，开发的基于GIS 技术的省级突发公共卫生事件应急指挥辅助决策系统。该系统包括的区域范围将近20万平方公里，地表模型用数字地图生成，并将河流、湖泊、公路、居民区等地表特征物以面的形式覆盖在数字地表模型上。系统在运行初期只包含了事件定位、信息的上传下达等，但其提供相应功能使用后可以完成事件处置各过程。通过在现场的实际运用，该系统可以较好地实现各项交互功能，完成系统理论上应提供的功能。
5 总结与展望
通过合理的利用三维模型构建和模式设计方法，提出了一种基于GIS的突发公共卫生事件应急指挥辅助决策系统的设计方案和实现方法，并在卫生应急管理中得以实现。由于本系统采用合理的软件体系和模块化设计模式，将来也可以方便地成为应急培训和模拟演练、传染病疫情分析和突发事件医疗卫生救援预案设计等高层应用。
参考文献
[1] 马家奇. 公共卫生地理信息系统应用教程[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2006.
[2] 龚健雅. 当代的GIS 理论与技术[M]. 武汉: 武汉测绘技术大学, 1999.
[3] 陈晓虹. 决策支特系统理论和应用[M]. 北京: 清华大学出版社, 2000: 5-276.
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